Viabilidade de Sistemas de Gerenciamento de Usinas Nucleares Baseados em Blockchain

No mundo da tecnologia em rápida evolução, a indústria nuclear está buscando soluções inovadoras para aprimorar a segurança, transparência e eficiência. Uma tecnologia promissora é o blockchain, que oferece um método descentralizado e seguro para rastrear e verificar transações. 

Este guia da Cryptopolitan explora o potencial da tecnologia blockchain no gerenciamento de usinas nucleares e em várias etapas da cadeia de suprimentos de energia nuclear, desde a mineração de urânio até o gerenciamento de resíduos.

Visão Geral do Blockchain e da Usina Nuclear

As usinas de energia estão adotando cada vez mais a automação, levando a um aumento no uso de sistemas de computador. Para apoiar isso, um Sistema de Gerenciamento de Usina (PMS) é implementado. Este sistema auxilia na operação eficiente e no gerenciamento das instalações da usina. Ele abrange tarefas como cronogramas de trabalho diários, planos de manutenção, planejamento de paradas e gerenciamento de materiais. O planejamento de paradas envolve listagem de tarefas, alocação de recursos e agendamento, enquanto o gerenciamento de materiais foca em detalhes do equipamento, armazenamento e processos de pedido.

Além disso, o PMS pode auxiliar com verificações de segurança contra radiação, qualificações dos trabalhadores, calibração de ferramentas e gerenciamento de ferramentas especializadas. O setor de energia também está vendo uma mudança para o uso de sistemas especialistas para várias tarefas. Esses sistemas fornecem insights valiosos para tarefas como química da água em reatores de água pressurizada, procedimentos de emergência e planejamento de combustível.

No entanto, um desafio no gerenciamento de usinas nucleares é garantir a confiança entre reguladores e o público. Houve casos em que peças não genuínas foram usadas ou houve atrasos no reporte de problemas. Para abordar essas preocupações, há uma sugestão de integrar a tecnologia blockchain com o PMS. O blockchain oferece benefícios como segurança de dados, transparência e consistência. Mas é essencial notar que ele também tem desafios, especialmente concernentes à privacidade e ao manuseio de grandes volumes de dados. As aplicações potenciais do blockchain abrangem vários setores, desde finanças até serviços governamentais e até processos industriais. Uma das áreas mais promissoras para a aplicação do blockchain é no gerenciamento da cadeia de suprimentos.

Como as Usinas Nucleares Respondem a Acidentes ou Falhas

Organismos reconhecidos internacionalmente, como a Agência Internacional de Energia Atômica (IAEA) e a Agência de Energia Nuclear da Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OECD/NEA), estabeleceram um sistema de classificação para medir a gravidade de eventos em instalações nucleares. Este sistema, conhecido como Escala Internacional de Acidentes e Eventos Nucleares (INES), garante que os incidentes nucleares sejam classificados consistentemente e facilmente compreendidos pelo público e pela mídia. Iniciado em 1990 e amplamente adotado em 1992, cerca de 60 países, incluindo a Coreia, usam o INES. Dentro desta escala, classificações de 4 a 7 indicam acidentes nucleares, enquanto 0 a 3 significam falhas.

Quando um incidente ocorre, o operador da usina nuclear reporta prontamente os detalhes às autoridades relevantes, como a Comissão de Segurança e Segurança Nuclear (NSSC) e o Instituto Coreano de Segurança Nuclear (KINS). Dependendo da gravidade, esses órgãos despacham equipes de especialistas para investigar o incidente, determinar sua causa e sugerir medidas preventivas. Suas descobertas são então revisadas pela NSSC, que aconselha a usina sobre as ações adicionais. Desde 2013, sistemas automatizados de alerta e mensagens estão em vigor para garantir transparência e prevenir encobrimentos. No entanto, ainda existem desafios para garantir transparência completa no reporte de incidentes.

Problemas com o Sistema de Gerenciamento de Usina Atual

Operar um sistema de gerenciamento de usina vem com seu conjunto de desafios:

• Reparo Rápido de Dispositivos: Quando o equipamento falha, é crucial consertá-lo prontamente. Isso requer ter peças sobressalentes à mão ou um sistema para obtê-las rapidamente. Colaborar com grandes fabricantes de equipamentos ou compartilhar informações de manutenção entre usinas de energia semelhantes pode acelerar esse processo.

• Documentando Acidentes e Falhas: É vital manter registros precisos de todos os incidentes. No entanto, em situações de alta pressão, pode ser difícil documentar os eventos com precisão. Os registros relacionados à operação, falha e manutenção de instalações de segurança devem ser relatados de forma transparente conforme as diretrizes regulatórias. Para garantir a confiança do público e prevenir suspeitas de encobrimento, há uma necessidade de um sistema transparente e institucionalizado de reporte e divulgação de informações.

Integrando Blockchain nas Operações de Usinas Nucleares

A tecnologia blockchain é um sistema de livro-razão descentralizado projetado para facilitar transações digitais. Embora muitos estejam familiarizados com a forma como a Internet das Coisas (IoT) processa informações, há preocupações crescentes sobre sua segurança. É aqui que o blockchain entra em jogo, oferecendo uma solução para esses desafios de segurança.

O objetivo principal de integrar o blockchain no gerenciamento de usinas nucleares é garantir o manuseio objetivo e transparente de informações sensíveis. Em vez de um sistema centralizado, o blockchain opera de maneira descentralizada. 

Para usinas nucleares, isso significa que pode ajudar a prevenir qualquer alteração não autorizada nos dados, garantindo que erros ou equívocos dos operadores não sejam ocultados. Além disso, fornece uma maneira confiável de monitorar as ações necessárias tomadas durante incidentes.

Blockchain para Gerenciamento de Informações em Usinas Nucleares

Embora a tecnologia blockchain possa não revolucionar o setor de energia devido a desafios como confiabilidade da rede, consumo de energia e riscos regulatórios, ela tem um potencial significativo para aprimorar o gerenciamento de informações da usina. Ao integrar o blockchain com o sistema DREAMS, há uma oportunidade de monitorar eventos e falhas com transparência e precisão sem precedentes.

A Coreia do Sul opera 25 usinas nucleares. Desde 2005, a Korea Hydro & Nuclear Power (KHNP) utiliza um sistema integrado de gerenciamento de usina chamado DREAMS para monitorar essas usinas. Este sistema passou por uma atualização em 2016, evoluindo para o sistema Smart E-Tower, que incorpora tecnologias avançadas da quarta revolução industrial. 

Se surgir um problema em qualquer usina, o sistema Smart E-Tower o analisa, elabora uma solução e comunica as descobertas de volta à usina afetada. Esta abordagem centralizada também permite monitorar todas as usinas simultaneamente, permitindo medidas proativas para problemas comuns.

Integrar o blockchain no sistema de gerenciamento de informações da usina pode abordar os desafios atuais, como:

• Garantir respostas rápidas e seguras a acidentes ou falhas e garantir o reporte preciso aos órgãos de supervisão.
• Com o blockchain, dados predefinidos podem ser relatados automaticamente às autoridades relevantes, e experiências operacionais oportunas podem ser compartilhadas com outras usinas.
• Todas as partes interessadas, representadas como nós no blockchain, podem compartilhar transparentemente informações sobre acidentes, falhas e até peças sobressalentes.
• Para realizar essa visão de um PMS integrado ao blockchain, recomenda-se um modelo de blockchain permissionado.

Como o blockchain pode melhorar a Cadeia de Suprimentos de Energia Nuclear?

A versatilidade do blockchain pode ser aproveitada em toda a cadeia de suprimentos de energia nuclear, começando com as cadeias de suprimentos intrincadas para componentes individuais. Dadas as consequências catastróficas de pequenas falhas em usinas nucleares, como os eventos recentes destacaram, é crucial garantir a verificação completa de cada componente e material usado na geração de energia nuclear.

O setor nuclear, como muitos outros, é caracterizado por cadeias de suprimentos intrincadas. Quando se trata de combustível, a jornada começa nas minas de urânio. Nas últimas décadas, os principais fornecedores de urânio incluíram países como Cazaquistão, Uzbequistão, EUA, Rússia e Alemanha. De acordo com a Organização Nuclear Mundial, a demanda global por energia nuclear exige 67.500 toneladas de urânio anualmente.

O potencial da blockchain neste domínio é vasto. Ela pode monitorar a extração e o processamento de urânio, garantindo práticas de mineração seguras e ecológicas, especialmente em economias emergentes como o Cazaquistão, onde podem existir preocupações. Além disso, a blockchain pode desencorajar o roubo ou a perda de urânio de locais de mineração reconhecidos. Os sistemas de relatórios atuais podem levar mais de um mês para notificar a gestão da mina sobre suprimentos de urânio ausentes. Com a blockchain, esse tempo crítico de relatórios pode ser significativamente reduzido, aumentando a segurança e a responsabilidade.

Blockchain para rastreamento do enriquecimento de urânio 

Após a mineração, a fase subsequente na cadeia de suprimentos de combustível nuclear é o enriquecimento de urânio. É essencial entender que o urânio é composto por dois isótopos: U-235 e U-238. O procedimento de enriquecimento visa amplificar a concentração de U-235 no urânio. Embora a maioria das usinas nucleares necessite de níveis de enriquecimento de urânio de 3-5% de U-235, algumas exigem níveis de até 20%.

Por outro lado, o urânio destinado a armas nucleares deve atingir níveis de enriquecimento de até 90% de U-235. O aspecto preocupante é que a tecnologia usada para enriquecer o urânio a níveis de 5% ou 20% também pode ser adaptada para atingir o limiar de 90%. Esse potencial de uso indevido destaca os rigorosos controles internacionais atualmente aplicados ao enriquecimento de urânio.

A blockchain oferece uma solução para esse desafio. Ela pode estabelecer um registro permanente de lotes de urânio enriquecido, reforçando a manutenção segura de registros entre nações e entidades privadas que gerenciam instalações de enriquecimento. Isso pode ser instrumental na prevenção do enriquecimento ilícito de urânio para níveis de grau de arma. Após o enriquecimento, a blockchain pode ainda garantir um rastreamento à prova de adulteração desde a instalação de enriquecimento até a usina nuclear onde o urânio é utilizado como combustível.

Usando Blockchain para prevenir itens falsificados em Usinas Nucleares

Embora o urânio seja fundamental para a produção de energia nuclear, ele é apenas um componente da cadeia de suprimentos de energia nuclear. Outros elementos cruciais incluem sistemas de computador e chips que supervisionam a geração de energia, bem como materiais fundamentais como cerâmicas, aço e concreto que constituem a infraestrutura.

Uma preocupação premente no setor nuclear, assim como em muitas indústrias, é a infiltração de itens falsificados, fraudulentos e suspeitos (CFSI).

Tirando paralelos com a iniciativa Food Trust da Walmart, que exige que os fornecedores rastreiem a produção de volta à sua origem usando blockchain, as usinas nucleares poderiam adotar uma abordagem semelhante. Ao exigir que todos os materiais, desde seus componentes básicos, sejam rastreáveis por meio de um sistema de blockchain, o risco de incorporar itens falsificados poderia ser substancialmente reduzido. Isso, por sua vez, minimizaria possíveis acidentes decorrentes de materiais subpadrão ou falsificados.

No entanto, implementar tal sistema não está isento de desafios. Muitas instalações nucleares ainda dependem de registros tradicionais em papel, não possuindo sequer um rastreamento computadorizado básico para suas cadeias de suprimentos. A transição para um sistema baseado em blockchain exigiria uma reformulação significativa de seus processos existentes.

Rastreamento de resíduos de Usinas Nucleares com Blockchain

Além de garantir a segurança dos materiais nucleares iniciais e auxiliar nos processos de inspeção, a blockchain surge como uma ferramenta promissora para supervisionar a gestão de resíduos nucleares.

Os resíduos nucleares variam em seus níveis de risco. Embora alguns sejam relativamente benignos, certos tipos de resíduos podem reter sua radioatividade, representando ameaças à saúde humana por milênios. Os métodos tradicionais de armazenamento de resíduos ocasionalmente falharam devido à corrosão, resultando em vazamentos perigosos. Reconhecendo esses desafios, nações como os EUA e a Finlândia estão planejando armazenar resíduos nucleares profundamente dentro de instalações subterrâneas seguras. Essas medidas visam prevenir a contaminação do lençol freático e desencorajar possíveis roubos ou sabotagens.

Para que essas estratégias de armazenamento subterrâneo tenham sucesso, o rastreamento meticuloso dos produtos residuais é primordial. Aqui, as capacidades da blockchain brilham.

Em 2020, uma iniciativa notável chamada SLAFKA foi revelada. Um esforço colaborativo entre o programa Blockchain in Practice do Stimson Center, a Autoridade Finlandesa de Radiação e Segurança Nuclear (STUK) e a Universidade de Nova Gales do Sul na Austrália, o SLAFKA é um protótipo de blockchain projetado para proteger os resíduos nucleares. O projeto concentra-se no monitoramento do combustível gasto no armazenamento subterrâneo, permitindo que partes confiáveis compartilhem informações vitais enquanto preservam a confidencialidade geral.

Conclusão

A tecnologia blockchain, com suas características inerentes de transparência e segurança, apresenta uma solução transformadora para a indústria de energia nuclear. Ao integrar a blockchain em várias etapas da cadeia de suprimentos nucleares, há potencial para uma supervisão aprimorada, redução de riscos e aumento da confiança pública. À medida que a indústria continua a priorizar a segurança e a transparência, a blockchain pode muito bem se tornar uma ferramenta indispensável em seu arsenal.